WO2020153420A1 - 車載アンテナ装置 - Google Patents

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WO2020153420A1
WO2020153420A1 PCT/JP2020/002275 JP2020002275W WO2020153420A1 WO 2020153420 A1 WO2020153420 A1 WO 2020153420A1 JP 2020002275 W JP2020002275 W JP 2020002275W WO 2020153420 A1 WO2020153420 A1 WO 2020153420A1
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WO
WIPO (PCT)
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vehicle
antenna
antenna device
helical
antenna element
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/002275
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
寺下 典孝
和也 藤巻
Original Assignee
株式会社ヨコオ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社ヨコオ filed Critical 株式会社ヨコオ
Priority to JP2020568193A priority Critical patent/JPWO2020153420A1/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle-mounted antenna device that can be used in a plurality of frequency bands.
  • the antenna device disclosed in Patent Documents 1, 2, and 3 is known as an on-vehicle antenna device that can receive signals in a plurality of frequency bands with one device.
  • the antenna device disclosed in Patent Document 1 two elements that can be used in different frequency bands are formed on the antenna substrate arranged on the antenna base.
  • the distance between the two elements is 10 mm, the amount of attenuation of the AM broadcast reception voltage is saturated, so the element distance is set to about 10 mm or more.
  • each of the two tuning coils is connected in parallel to a common top capacitance section, and the other end is connected to a common power supply section, thereby enabling reception of a plurality of frequency bands.
  • one end of each of the two tuning coils is connected in parallel to the common top capacitance section, and the other ends are connected to different power supply sections, thereby enabling reception of a plurality of frequency bands.
  • One example of an object of the present invention is that the in-vehicle antenna device is small and the reactance can be easily adjusted when using a plurality of frequency bands.
  • One aspect of the present invention is an antenna element having a helical structure arranged at a predetermined portion of a vehicle, a capacitive loading element connected to one end of the antenna element, and a part of the helical portion of the antenna element connected in parallel.
  • a capacitive reactance element according to the first aspect of the present invention which is a vehicle-mounted antenna device having two or more resonance points when viewed from the feeding section of the antenna element.
  • the vehicle-mounted antenna device in the vehicle-mounted antenna device, it is small, and it becomes easy to adjust the reactance when using a plurality of frequency bands.
  • the schematic diagram which shows another modification The schematic diagram which shows another modification.
  • the schematic diagram which shows another modification The schematic diagram which shows another modification.
  • the schematic diagram which shows another modification The schematic diagram which shows the constructional example of the vehicle-mounted antenna apparatus of 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a structural example of the vehicle-mounted antenna device 1 according to the first embodiment.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 of the first embodiment is used by being attached to a predetermined portion such as a vehicle roof.
  • the forward direction of the vehicle to which the vehicle-mounted antenna device 1 is attached is referred to as “front” or “front”, and the opposite direction is referred to as “rear” or “rear”. ".
  • the direction from the driver's seat to the windshield is "front” and the direction from the driver's seat to the rear windshield is "rear”.
  • the right side in the forward direction of the vehicle is referred to as “right” or “right direction”
  • the left side in the forward direction is referred to as “left” or “left direction”
  • width direction when it is not necessary to distinguish the two, it is referred to as “width direction”.
  • direction of gravity of the vehicle is referred to as “down” or “down”
  • the opposite direction is referred to as “up” or “up”.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 has an antenna base 10 fixed to the vehicle roof, and a radio wave transmitting antenna case 11 that covers the antenna base 10 from above.
  • the antenna case 11 is formed into a streamlined shape in which the height from the vehicle roof decreases toward the front, and thus the air resistance is reduced.
  • the present invention is not limited to this, and a waterproof pad member arranged along the peripheral edge of the antenna base 10 may be provided between the antenna case 11 and the antenna base 10.
  • the antenna case may be formed in a shape such that the height from the vehicle roof becomes smaller toward the front and rear.
  • the antenna base 10 has a substantially elliptical shape and is attached so that the central axis of the longitudinal direction is parallel to the traveling direction of the vehicle. That is, the front of the vehicle is the front of the antenna base 10, the rear of the vehicle is the rear of the antenna base 10, and the width direction of the vehicle is the width direction of the antenna base 10.
  • the antenna base 10 has a conductive base 101 at a substantially central portion and an insulating base 102 for fixing the conductive base 101.
  • the antenna case 11 covers the insulating base 102 from above.
  • the conductive base 101 is provided with a mounting mechanism 12 for fixing the vehicle-mounted antenna device 1 to the vehicle roof.
  • the antenna unit 20 is arranged on the antenna base 10.
  • the antenna base 10 and the antenna case 11 form an accommodation space for the antenna section 20 and the capacitive loading element 25, and the antenna section 20 and the capacitive loading element 25 are moved by moving the antenna case 11 in the arrow direction shown in FIG. Are accommodated in the accommodation space described above.
  • a substrate 50 is provided on the antenna base 10.
  • the antenna section 20 is formed on the conductive base 101, and inductors L0 and L11 are formed as described later.
  • the substrate 50 is formed on the insulating base 102 so as to be separated from the antenna unit 20.
  • the ground (GND) provided on the substrate 50 is electrically connected to the conductive base 101.
  • the antenna unit 20 is connected to the power feeding unit 21 provided on the substrate 50 via the connection line 24.
  • the GND of the substrate 50 is arranged at a position separated from the inductors L0 and L11, and the influence of the GND on the inductors L0 and L11 can be reduced.
  • the substrate 50 is provided with a first waveband amplification circuit, a second waveband amplification circuit, and a third waveband amplification circuit, which are amplification circuits for amplifying signals of different frequencies.
  • the first wave band is the FM (frequency modulation) broadcast wave band (76 to 108 MHz)
  • the second wave band is the DTV (digital television) wave band (terrestrial digital band: 470 to 710 MHz)
  • the third wave is the first wave band.
  • the band is set to AM (amplitude modulation) broadcast wave band (522 kHz to 1710 kHz).
  • AM amplitude modulation
  • Band III wave band 174 to 240 MHz band
  • Bluetooth registered trademark
  • ITS intelligent transportation system, 700 MHz band
  • the first waveband amplification circuit is an FM broadcast amplification circuit that amplifies radio waves in the FM broadcast waveband.
  • the second waveband amplifier circuit is a DTV amplifier circuit that amplifies radio waves in the DTV waveband
  • the third waveband amplifier circuit is an AM broadcast amplifier circuit that amplifies radio waves in the AM broadcast waveband.
  • the connection interface of the substrate 50 has a structure in which the GND does not exist in a portion facing the signal path on the back surface of the signal path that is electrically connected to the power feeding unit 21.
  • this connection interface may have a structure in which GND exists on a part of the back surface of the signal path that is electrically connected to the power feeding unit 21.
  • the antenna unit 20 includes a capacitive loading element 25 and an antenna element 26.
  • the capacitance loading element 25 is a conductor and is formed of, for example, a metal plate. However, the capacitive loading element 25 may be formed in a pattern or may be formed by another method.
  • the antenna element 26 has a helical portion H, a power feeding connection portion 22, and a base 27 formed on the conductive base 101, and is connected to the power feeding portion 21 on the substrate 50 via a connection line 24. ..
  • the helical portion H is formed by winding a single conductive wire around a support such as a bobbin, but it may be formed by another method. Although the following description will be made on the assumption that the pitch of the windings in the helical portion H is uniform, the helical portion H may be formed to have regions having different pitches.
  • a capacitor C11 which is a capacitive reactance element, is connected in parallel to the helical portion H.
  • An end of the capacitor C11 on the side of the capacitance loading element 25 (hereinafter, referred to as one end) is electrically connected to the helical portion H via the connecting portion 23.
  • the capacitor C11 is electrically connected to the helical portion H at a position apart from the connecting portion between the helical portion H and the capacitive loading element 25.
  • the inductor L0 is formed between the connection portion of the helical portion H with the capacitance loading element 25 and the connection portion 23 to which one end of the capacitor C11 is connected.
  • the power feeding connection portion 22 and the connection portion 23 are formed of conductors and are electrically connected to the helical portion H.
  • the end of the capacitor C11 on the antenna base 10 side (hereinafter referred to as the other end) is electrically connected to the helical part H via the power supply connection 22.
  • the inductor L11 is formed between the connecting portion 23 and the power feeding connecting portion 22.
  • the shape of the capacitance loading element 25 is not particularly limited. However, preferably, the capacitive loading element 25 faces the vehicle, and the shape thereof may be a surface, a band, a line, a meander or a fractal. As shown in the figure, in the first embodiment, the capacitive loading element 25 is electrically connected to the end of the antenna element 26 in the direction away from the vehicle roof. However, the capacitive loading element 25 is not limited to the vehicle roof, and may be provided at any part of the vehicle as desired.
  • the inductance (coil) is not connected in parallel, but the discrete capacitor is connected in parallel to the inductance.
  • one end of a capacitor C11 which is a capacitive reactance element, is connected via a connecting portion 23 to the inductor L0 and the inductor L11 connected in series.
  • the other end of the capacitor C11 is electrically connected to the power supply unit 21 on the substrate 50 via the power supply connection unit 22 and the connection line 24 together with the base end of the antenna element 26, and the capacitor C11 has a helical structure.
  • the antenna element 26 is connected in parallel.
  • the configuration is such that the capacitors are connected in parallel to the inductances. Therefore, the multi-resonance antenna The composition is obtained.
  • Fig. 2 shows the relationship between the frequency and the return loss in the vehicle-mounted antenna device 1 of Fig. 1.
  • the in-vehicle antenna device 1 has two resonance points when viewed from the feeding portion 21 of the antenna element 26, and the return loss is small near the resonance frequencies f1 and f2.
  • f3 is a parallel resonance frequency.
  • the resonance frequency f1 is determined by the inductance value of the inductor L0
  • the resonance frequency f2 is determined by the inductance value of the inductor L11
  • the parallel resonance frequency f3 is determined by the parallel circuit formed by the inductor L11 and the capacitor C11.
  • the capacitance value of the capacitor C11 and the inductance values of the inductors L0 and L11 are set so that f1 is a resonance frequency corresponding to the FM broadcast wave band, f2 is a resonance frequency corresponding to DTV, and f1 ⁇ f3 ⁇ f2.
  • the return loss is smaller in the FM broadcast wave band near the resonance frequency f1 and in the DTV wave band near the resonance frequency f2, and the vehicle-mounted antenna device 1 receives the radio waves in the FM broadcast wave band and the DTV wave band. can do.
  • the AM broadcast wave reception if a certain antenna size is obtained even if the antenna does not resonate, sufficiently practical reception performance can be obtained. Therefore, although the resonance frequency corresponding to the AM broadcast wave band does not appear in FIG. 2, the AM broadcast wave can be received by enlarging the in-vehicle antenna device 1 to some extent.
  • the in-vehicle antenna device 1 of FIG. 1 mainly receives a radio wave in the first frequency band, for example, the FM broadcast wave band, by the first antenna element formed by the capacitive loading element 25, the inductor L0, and the inductor L11.
  • the second antenna element formed by the capacitance loading element 25, the inductor L0, and the capacitor C11 mainly receives a radio wave in the second frequency band, for example, the terrestrial digital band.
  • the first antenna element formed by the capacitive loading element 25, the inductor L0, and the inductor L11 receives the radio wave in the third frequency band, for example, the AM broadcast wave band.
  • the inductance values of the inductor L0 and the inductor L11 are determined so that the above-mentioned relationship of f1 ⁇ f3 ⁇ f2 and f3 is a parallel resonance frequency. Further, when the inductance value of the inductor L11 is increased, the Q value (Quality Factor) of the antenna in the second frequency band is increased and the band is narrowed. Therefore, the inductance value of the inductor L11 is decreased and the band of the second frequency band is widened. It is also possible to do so.
  • the resonance frequency f1 can be set to the FM broadcast wave band and the resonance frequency f2 can be set to the DTV wave band as shown in FIG.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 was able to receive radio waves in the FM broadcast wave band and the DTV wave band, and was also able to receive AM broadcast waves.
  • a vehicle-mounted antenna device that is small and capable of receiving multi-frequency radio waves can be obtained.
  • This vehicle-mounted antenna device can receive radio waves in the AM broadcast wave band, the FM broadcast wave band, and the DTV wave band with a single antenna element, and the product size can be reduced. Further, the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling due to the stray capacitance between the inductance and the metal are suppressed, so that the adjustment of the frequency band to be received is simplified.
  • the resonance frequencies f1 and f2 and the parallel resonance frequency f3 can be changed by changing the inductance values of the inductors L0 and L11 and the capacitance value of the capacitor C11.
  • the first wave band is the FM broadcast wave band and the second wave band is the DTV wave band.
  • the first wave band and the second wave band are used.
  • the wave bands can be different wave bands.
  • the first wave band may be the FM broadcast wave band and the second wave band may be the DAB Band III band (3 GHz or less), or, for example, the first wave band is the Bluetooth (registered trademark) wave band and the second wave band is the DAB Band III band. It may be a belt.
  • the antenna element 26 in the first modification is shown in FIG.
  • capacitors C21 and C22 are connected in parallel to the helical portion H of the antenna unit 20.
  • one end of the capacitor C21 is electrically connected to the helical portion H at a position separated from the connecting portion between the helical portion H and the capacitive loading element 25 (not shown) via the connecting portion 23a.
  • the inductor L0 is formed between the connecting portion 23a and the connecting portion of the helical portion H with the capacitive loading element 25.
  • connection portion 23a and the power supply connection portion 22 the other end portion of the capacitor C21 and one end portion of the capacitor C22 are electrically connected to the helical portion H via the connection portion 23b. There is. The other end of the capacitor C22 is connected to the helical portion H via the power feeding connection portion 22.
  • the inductor L21 is formed between the connecting portion 23a and the connecting portion 23b. Further, the inductor L22 is formed between the connecting portion 23b and the power feeding connecting portion 22.
  • FIG. 4 shows the relationship between the frequency and the return loss in the vehicle-mounted antenna device 1 of the first modified example.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 has three resonance points when viewed from the feeding portion 21 of the antenna element 26, and the return loss is small near the resonance frequencies f1, f2, and f4.
  • f3 and f5 are parallel resonance frequencies.
  • the capacitance values of the capacitors C21 and C22 and the inductance values of the inductors L0, L21, and L22 are as follows: f1 is a resonance frequency corresponding to the FM broadcast wave band, f2 is a resonance frequency corresponding to the DTV wave band, and f4 is Bluetooth (registered trademark).
  • the resonance frequencies corresponding to the wave bands, f1 ⁇ f3 ⁇ f2 ⁇ f5 ⁇ f4, and f3 and f5 are set to be parallel resonance frequencies.
  • the return loss is small in the FM broadcast wave band near the resonance frequency f1, the DTV wave band near the resonance frequency f2, and the Bluetooth (registered trademark) wave band near the resonance frequency f4.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 can receive radio waves in the FM broadcast wave band and DTV wave band, and can transmit and receive radio waves in the Bluetooth (registered trademark) wave band.
  • the inductance value of the inductor L22 is set smaller than the inductance value of the inductor L21, and the inductance value of the inductor L0 is set. Is smaller than the inductance value of the inductor L21.
  • the capacitor farthest from the vehicle and which is the capacitive reactance element is the capacitor C21. From the relationship of the inductance value described above, in the antenna element 26, it is preferable that the inductance of the portion where the capacitor C21 is not connected in parallel is small. In the first modification, the inductance value of the inductor L22, which is the portion where the capacitor C21 is not connected in parallel, is 20 (nH), which is smaller than the inductance values of the inductors L0 and L21.
  • the capacitance value and the inductance value in the first modified example have a relationship of C21>C22, L21>L0>L22.
  • the vehicle-mounted antenna device capable of receiving multi-frequency radio waves.
  • This vehicle-mounted antenna device can receive radio waves in the AM broadcast wave band, the FM broadcast wave band, the DTV wave band, and the Bluetooth (registered trademark) wave band with one antenna element, and the product size can be reduced. Further, since the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling between the inductances and the metal are suppressed, the adjustment of the frequency band for reception is simplified.
  • the resonance frequencies f1, f2, f4 and the parallel resonance frequencies f3, f5 can be changed by changing the inductances of the inductors L0, L21 and L22 and the values of the capacitors C21, C22, respectively.
  • the first wave band, the second wave band, and the third wave band are the FM broadcast wave band, the terrestrial digital wave band, and the Bluetooth (registered trademark) wave band, but for example, the inductors L0, L21, and L22 are used.
  • Other wave bands can also be used by changing the inductance value of.
  • the Band III wave band is used instead of the terrestrial digital band, the inductance values of the inductors L0 and L21 are changed so as to satisfy the relationship of L0>L21.
  • the antenna element 26 in the second modification is shown in FIG.
  • the resonance frequency f4 is higher than the resonance frequency f2
  • the parallel resonance frequency f5 is higher than the resonance frequency f2 and lower than the resonance frequency f4.
  • the resonance frequency f4 has a value smaller than the resonance frequency f2 and larger than the resonance frequency f1
  • the parallel resonance frequency f6 is larger than the resonance frequency f1 and the resonance frequency f4.
  • inductors L0, L21, L22, and C21 are common to those in FIG.
  • the capacitor C23 of FIG. 5 has a capacitance different from that of the capacitor C22 of FIG. 3, that is, the capacitance value of the capacitor C22 is smaller than the capacitance value of the capacitor C21 (C21>C22). The value is larger than the capacitance value of the capacitor C21 (C21 ⁇ C23).
  • FIG. 6 shows the relationship between the frequency and the return loss in the vehicle-mounted antenna device 1 of the second modified example. Similar to FIG. 4, the vehicle-mounted antenna device 1 has three resonance points when viewed from the feeding portion 21 of the antenna element 26, and the return loss is small near the resonance frequencies f1, f4, and f2. Further, f3 and f6 are parallel resonance frequencies. As illustrated, the resonance frequency and the parallel resonance frequency are f1 ⁇ f6 ⁇ f4 ⁇ f3 ⁇ f2.
  • the capacitance value and the inductance value in the second modified example have a relationship of C21 ⁇ C23, L21>L0>L22.
  • a small in-vehicle antenna device capable of receiving multi-frequency radio waves can be obtained.
  • This vehicle-mounted antenna device can receive radio waves in the AM broadcast wave band, the FM broadcast wave band, the DTV wave band, and the wave band near the resonance frequency f4 with one antenna element, and can reduce the product size. Further, since the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling between the inductances and the metal are suppressed, the adjustment of the frequency band for reception is simplified.
  • the in-vehicle antenna device 1 can be configured to receive radio waves in other wave bands instead of the FM broadcast wave band and the terrestrial digital band.
  • the third modification is common to the second modification in that two capacitors C21 and C23 are connected in parallel to different parts of the antenna element 26.
  • the third modified example is different from the second modified example in that the other end of the capacitor C23 is electrically connected to the other end of the inductor L22 instead of the power feeding connection part 22.
  • Other configurations are similar to those of the second modification.
  • the inductor L4 is further provided between the other end of the capacitor C23 and the power feeding connection portion 22.
  • the configuration excluding the antenna element 26 is the same as that of the vehicle-mounted antenna device 1 of the first and second modifications.
  • the antenna element 26 in the third modification is shown in FIG.
  • one end of the inductor L21 and one end of the capacitor C21 are electrically connected to the helical portion H via the connecting portion 23a.
  • the other end of the inductor L21 and the other end of the capacitor C21 are electrically connected to one end of the inductor L22 via the connecting portion 23b together with the one end of the capacitor C23.
  • the other end of the capacitor C23 and the other end of the inductor L22 are electrically connected to the other end of the inductor L22 via a connecting portion 23c.
  • the connecting portion 23c is separated from the power supply connecting portion 22, and the separated portion of the helical portion H serves as the inductor L4.
  • the schematic diagram shown in FIG. 7 is obtained by adding an inductor L4 between a parallel circuit formed by the capacitor C23 and the inductor L22 in the schematic diagram shown in FIG.
  • FIG. 8 shows the relationship between the frequency and the return loss in the vehicle-mounted antenna device 1 of the third modified example.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 has three resonance points when viewed from the feeding section 21 of the antenna element 26, and the return loss is small near the resonance frequency.
  • the addition of the inductor L4 causes the resonance frequencies f2 and f4 to move to the low frequency side with the resonance frequencies f2′ and f4′, resulting in parallel resonance.
  • the frequencies f3 and f6 have not changed.
  • the resonance frequency f1 also moves to the low frequency side to become the resonance frequency f1'. From these figures, it is shown that the resonance frequency is shifted to a lower frequency in the third modification.
  • the resonance frequencies f1, f2, and f4 are respectively moved to the low frequency side and become the resonance frequencies f1′, f2′, and f4′, but the parallel resonance frequency f3, f6 does not change, and as illustrated, the resonance frequency and the parallel resonance frequency are f1′ ⁇ f6 ⁇ f4′ ⁇ f3 ⁇ f2′.
  • the capacitance value and the inductance value in the third modified example have a relationship of C21 ⁇ C23, L21>L4>L0>L22.
  • the resonance frequency can be shifted to a low frequency by adding the inductor L4 between the parallel circuit and the power feeding connection portion 22.
  • This vehicle-mounted antenna device can receive radio waves in the AM broadcast wave band and the wave bands near the resonance frequencies f1′, f4′, and f2′ with one antenna element, and the product size can be reduced. Further, since the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling between the inductance and the metal are suppressed, the adjustment of the frequency band to be received is simplified. Further, similarly to the other embodiments, regarding reception of radio waves in the AM broadcast wave band, sufficiently practical reception performance can be obtained if a certain antenna size is obtained even if the antenna is not resonating.
  • the fourth modification is common to the second modification in that two capacitors C21 and C23 are connected in parallel to different parts of the antenna element 26.
  • the fourth modification differs from the second modification in that the nearest ends of the two capacitive reactance elements are physically separated from each other and are connected in parallel to the helical part of the antenna element. ..
  • the other end of the capacitor C21 is electrically connected to the antenna element 26 via the connecting portion 23b.
  • one end of the capacitor C23 is electrically connected to the antenna element 26 via the connecting portion 23c at a position physically separated from the other end of the capacitor C21.
  • the antenna element 26 in the fourth modification is shown in FIG. As shown in FIG. 9, in the helical portion H, between the connecting portion 23b to which the other end of the capacitor C21 is electrically connected and the connecting portion 23c to which one end of the capacitor C23 is connected.
  • the inductor L5 is formed.
  • the inductor L22 is formed between the power supply connection portion 22 and the connection portion 23c to which one end of the capacitor C23 is connected.
  • the distance between the connecting portion 23b and the connecting portion 23c is set such that the inductor L5 is smaller than the inductance value of L1 and larger than the inductance value of L0.
  • the configuration excluding the antenna element 26 is the same as that of the vehicle-mounted antenna device 1 of the first to third modifications.
  • an inductor L5 is added between the two parallel circuits of the schematic diagram shown in FIG.
  • the relationship between the frequency and the return loss in the vehicle-mounted antenna device 1 of the fourth modified example is the same as in FIG. Therefore, by adding the inductor L5, the resonance frequencies f1, f2, and f4 move to the low frequency side, respectively, but the parallel resonance frequencies f3 and f6 do not change, and as shown in FIG. And the parallel resonance frequency is f1′ ⁇ f6 ⁇ f4′ ⁇ f3 ⁇ f2′.
  • the capacitance value and the inductance value in the fourth modified example have a relationship of C21 ⁇ C23, L21>L5>L0>L22.
  • a small in-vehicle antenna device capable of receiving multi-frequency radio waves can be obtained.
  • the addition of the inductor L5 between the two parallel circuits makes it possible to shift the resonance frequency and the parallel resonance frequency to lower frequencies and adjust the resonance frequency and the anti-resonance frequency.
  • This vehicle-mounted antenna device can receive the AM broadcast wave band and the wave bands near the resonance frequencies f1′, f4′, and f2′ with one antenna element, and the product size can be reduced. Since the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling between the inductance and the metal are suppressed, the adjustment of the frequency band to be received is simplified. Further, similarly to the other embodiments, with respect to the reception of radio waves in the AM broadcast wave band, sufficiently practical reception performance can be obtained if a certain antenna size is obtained even if the antenna does not resonate.
  • 10A to 10E show other modified examples of the first embodiment.
  • 10A in the vehicle-mounted antenna device 1 shown in FIG. 1, the other end of the capacitor C11 is physically separated from the power feeding connection portion 22 via the connection portion 23b and electrically connected to the helical portion H.
  • the inductor L6 is further formed between the connection portion 23b and the power supply connection portion 22.
  • FIG. 10B shows an example in which one end of the capacitor C11 is electrically connected to the capacitive loading element 25 (not shown) in the vehicle-mounted antenna device 1 shown in FIG.
  • the inductor L0 is formed between the connection portion 23 to which one end of the capacitor C11 is electrically connected and the capacitive loading element 25, but in the example of FIG. 10B, the inductor L0 is the capacitor.
  • the other end of C11 is formed between the connection portion 23a electrically connected to the power supply connection portion 22.
  • FIG. 10C shows that in the vehicle-mounted antenna device 1 shown in FIG. 3, one end of the capacitor C21 is electrically connected to the capacitive loading element 25 (not shown), and the other end of the capacitor C22 is connected for power supply.
  • An example of electrically connecting via a connecting portion 23b physically separated from the portion 22 is shown.
  • the inductor L0 is formed between the capacitive loading element 25 and one end of the capacitor C21, but in the example of FIG. 10C, the inductor L0 is provided between the connection portion 23b and the power supply connection portion 22. It is formed.
  • one end of the capacitor C21 is electrically connected to the capacitive loading element 25 (not shown), and the other end of the capacitor C21 is helical.
  • the capacitor C22 is electrically connected to one end of the capacitor C22 via a connecting portion 23a physically separated from the other end. Further, the other end of the capacitor C22 is electrically connected to the helical connection H via a connection 23c that is physically separated from the power supply connection 22.
  • the inductor L70 is formed between the connecting portion 23a and the connecting portion 23b, and the inductor L71 is formed between the connecting portion 23c and the power feeding connecting portion 22.
  • one end of the capacitor C21 is electrically connected to the helical portion H via a connecting portion 23a physically separated from the capacitive loading element 25 (not shown). Connected to.
  • the other end of the capacitor C21 is electrically connected to the helical portion H at one end of the capacitor C22 via a connecting portion 23b physically separated from the other end.
  • one end of the capacitor C22 is electrically connected to the helical portion H via the connecting portion 23c.
  • the other end of the capacitor C22 is electrically connected to the helical connection H via a connection 23d that is physically separated from the power supply connection 22.
  • the inductor L80 is formed between the connecting portion 23a and the capacitive loading element 25
  • the inductor L81 is formed between the connecting portion 23b and the connecting portion 23c
  • the connecting portion 23d and the power supply connecting portion are formed.
  • An inductor L82 is formed between the inductor L22 and the inductor 22.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a structural example of the vehicle-mounted antenna device 2 of the second embodiment.
  • the antenna device 1 according to the first embodiment and its modification has a configuration in which an amplifier circuit for amplifying signals of different frequencies is provided on one circuit board.
  • the vehicle-mounted antenna device 2 in the second embodiment has three circuit boards that are each provided with an amplifier circuit and that are physically separated from each other.
  • the in-vehicle antenna device 2 has a configuration common to the configuration example of the in-vehicle antenna device shown in FIG. 1 except that the configuration of the circuit board is different. Therefore, the same reference numerals are given to the common configurations, and detailed description will be omitted.
  • the vehicle-mounted antenna device 2 includes a first waveband substrate 51, a second waveband substrate 52, and a third waveband substrate 53, which are amplification circuits for amplifying signals of different frequencies.
  • a plurality of circuit boards are provided. These circuit boards are physically separated from each other, and a connection interface with the power feeding unit 21 is formed.
  • a configuration in which circuit boards are connected to each other that is, the first waveband substrate 51 and the second waveband substrate 52 are connected by a connection line 241, and the second waveband substrate is connected.
  • the configuration may be such that 52 and the third waveband substrate 53 are connected by a connection line 242.
  • the connection line 24 is connected to each circuit board, that is, the connection line 24 is connected to each of the first waveband substrate 51, the second waveband substrate 52, and the third waveband substrate 53. It may be configured.
  • the first waveband board 51 is an FM circuit board on which an FM amplifier circuit as an amplifier circuit for radio waves in the FM broadcast waveband is mounted.
  • the second waveband substrate 52 is a DTV circuit board on which a DTV amplifier circuit as a DTV waveband radio wave amplifier circuit is mounted, and the third waveband substrate 53 is an AM broadcast wave band radio wave amplifier circuit. Is a circuit board for AM on which an AM amplifier circuit is mounted.
  • the circuit board on which the first waveband substrate 51, the second waveband substrate 52 and the third waveband substrate 53 are mounted is fixed at a predetermined angle with respect to the vehicle.
  • all of these circuit boards are fixed in parallel with the vehicle.
  • the isolation characteristic can be improved by providing the amplification circuit for each frequency band on the circuit board and arranging the amplification circuits physically separated from each other. Further, it becomes possible to independently design the receiving circuits that receive the radio waves in the respective frequency bands.
  • the FM broadcast wave band, DTV wave band and AM broadcast wave band amplifier circuits are arranged on separate circuit boards, but the present invention is not limited to this.
  • three amplifier circuits may be arranged on two circuit boards. In this case, one amplifier circuit is arranged on one circuit board, and two amplifier circuits are arranged on the other circuit board.
  • FIG. 12 is a schematic view showing another structural example of the vehicle-mounted antenna device of the third embodiment.
  • the vehicle-mounted antenna device 1 according to the first embodiment described above has a configuration in which an amplifier circuit that amplifies signals of different frequencies is provided on one circuit board.
  • an arbitrary number of amplifier circuits may be provided on each of the two circuit boards that are physically separated. For example, it is possible to provide one amplification circuit on one circuit board and two amplification circuits on the other circuit board.
  • the vehicle-mounted antenna device 3 shown in FIG. 12 includes a circuit board 55 provided with an amplifier circuit for the AM broadcast wave band, and a circuit board 56 provided with an amplifier circuit for the FM broadcast wave band and an amplifier circuit for the DTV wave band.
  • the AM amplification circuit, the FM amplification circuit, and the DTV amplification circuit are physically separated from each other.
  • the circuit board 55 and the circuit board 56 are physically separated from each other, and a connection interface with the power supply unit 21 is formed.
  • the connection line 24 may be connected to each circuit board, that is, the connection line 243 may be connected to each of the circuit board 55 and the circuit board 56.
  • FIG. 12 the connection line 24 may be connected to each circuit board, that is, the connection line 243 may be connected to each of the circuit board 55 and the circuit board 56.
  • the circuit boards may be connected to each other, that is, the circuit board 55 and the circuit board 56 may be connected.
  • the vehicle-mounted antenna device 3 has the same configuration as the configuration example of the vehicle-mounted antenna device shown in FIG. 1 except that the configuration of the circuit board is different. Therefore, the same reference numerals are given to the common configurations, and detailed description will be omitted.
  • the signal paths of the FM amplifier circuit and the DTV amplifier circuit on the circuit board 56 have a structure having microstrip lines.
  • the microstrip line is a transmission line having a structure in which a linear or strip-shaped conductor foil adjusted to have a desired impedance is formed on the surface of a dielectric substrate having a conductor foil formed on the back surface of the substrate.
  • a GND pattern or a component having the same potential as GND such as a metal base holding an AMP substrate, is arranged near the signal path of the AM amplifier circuit, the signal path and the GND pattern and the GND are the same. There is a possibility that stray capacitance will be generated between the potential components.
  • the FM amplifier circuit and the DTV amplifier circuit on the circuit board 56 are configured to have a microstrip line in which a conductor foil is formed on the back surface of the board.
  • the circuit board 56 has a structure in which the conductor film is present on the back surface of the signal path that is electrically connected to the power feeding unit 21.
  • the AM amplifier circuit on the circuit board 55 does not have a part of the conductor foil which becomes the GND on the back surface of the board on which the signal path is formed.
  • the circuit board 55 has a structure in which the conductor film does not exist on the back surface of the signal path that is electrically connected to the power feeding unit 21. With such a structure, it is possible to suppress the generation of stray capacitance in the circuit that receives radio waves in the AM broadcast wave band, and it is possible to improve the reception sensitivity.
  • Table 1 the gain is improved by 0.6 dB at 999 kHz (AM broadcast wave band).
  • gain (dB) Comparative example 3.0 Embodiment 3 3.6 ⁇ +0.6
  • the circuit boards 55 and 56 are separate, a receiving circuit (AM receiving circuit) that receives radio waves in the AM broadcast wave band and a receiving circuit (FM receiving circuit) that receives radio waves in the FM broadcast wave band.
  • the circuit and the circuit are simpler than a single substrate. For example, by providing each circuit board separately, design restrictions that occur when configuring each circuit on the same board are alleviated. More specifically, when the AM receiving circuit and the FM receiving circuit are configured on one substrate, the AM receiving circuit needs to form the signal line pattern so as to avoid the microstrip line of the FM receiving circuit. However, in the third embodiment, by forming the circuit boards 55 and 56 separately, the microstrip line is not formed in the AM amplifier circuit in the first place.
  • the AM amplifier circuit of the third embodiment it is not necessary to consider the microstrip line, and the signal line pattern can be laid out in the shortest time.
  • the distance of the signal line pattern in this way, it is possible to reduce the mixing of noise and further improve the AM broadcast wave band gain, thereby improving the performance of the antenna.
  • the circuit board 55 may be configured so that only a part of the back surface of the signal path does not have the GND pattern. Also in this case, the generation of stray capacitance can be suppressed, and the effect of improving the receiving sensitivity can be obtained. Further, the circuit board 55 may be arranged in a state in which the circuit board 55 is not parallel to the insulating base 102 but at a certain angle rather than parallel, or may be vertically arranged. With such an arrangement, the distance from GND can be further increased. As a result, the generation of stray capacitance can be further suppressed, so that the receiving sensitivity of the antenna can be further improved.
  • the circuit board 55 may be arranged with a predetermined angle with respect to the insulating base 102, or may be arranged vertically to the insulating base 102. Further, all of the base 10 may be composed of the metal base 101.
  • an antenna element having a helical structure arranged at a predetermined portion of a vehicle, a capacitive loading element connected to one end of the antenna element, and a part of a helical portion of the antenna element are connected in parallel.
  • An in-vehicle antenna device comprising a capacitive reactance element and having two or more resonance points when viewed from the feeding section of the antenna element. This makes it easy to adjust the reactance when using a small size and a plurality of frequency bands.
  • two or more of the capacitive reactance elements may be provided, and the capacitive reactance elements may be connected in parallel to different parts of the helical portion.
  • one antenna element can receive radio waves in multiple frequency bands, and the product size can be reduced. Further, it is possible to suppress the influence of the coupling between the inductances and the influence of the coupling between the inductance and the metal. Therefore, the adjustment of the frequency band to be received is simplified.
  • the closest ends of the two capacitive reactance elements may be physically separated from each other and connected in parallel to the helical portion of the antenna element. Accordingly, the resonance frequency and the parallel resonance frequency can be shifted to a low frequency by providing the inductance between the two parallel circuits. Therefore, the resonance frequency and the parallel resonance frequency can be adjusted.
  • the capacitive loading element faces the vehicle and includes at least one shape of a surface, a band, a line, a meander, and a fractal, and is an end portion of the antenna element at a predetermined portion of the vehicle. It may be connected to the end portion in the direction away from. This increases the degree of freedom in constructing the multi-resonant antenna.
  • the circuit board may further include a plurality of circuit boards on which amplifier circuits for amplifying signals of different frequencies are mounted, and the plurality of circuit boards may be physically separated from each other and may have different structures from each other. A connection interface with the power supply may be formed. This makes it possible to improve the isolation characteristic.
  • one of the plurality of circuit boards is an FM circuit board on which an FM amplifier circuit is mounted
  • another one of the plurality of circuit boards is an AM circuit on which an AM amplifier circuit is mounted
  • a connection board of the FM circuit board, the connection interface of the FM circuit board has a structure having a conductor film on a back surface of a signal path electrically connected to the power supply section, and the connection interface of the AM circuit board is connected to the power supply section.
  • the back surface of the conducting signal path may have a structure in which a conductor film does not exist in a portion having high impedance.
  • At least a part of the plurality of circuit boards may be fixed at a predetermined angle with respect to the vehicle.
  • the helical portion may be formed by winding a conductive wire.
  • an antenna case and an antenna base that forms a space for accommodating the antenna element and the capacitive loading element together with the antenna case may be further provided.
  • a second aspect is an antenna element having a helical structure, a capacitive loading element connected to one end of the antenna element, and a capacitive reactance element connected in parallel to a first helical portion that is a part of the antenna element.
  • the capacitive reactance element is part of a second antenna element operating in a second waveband
  • the capacitive loading element and the first helical portion are part of a first antenna element operating in a waveband.
  • a vehicle-mounted antenna device that is a part of a third antenna element that operates in the third waveband. This makes it easy to adjust the reactance when using a small size and a plurality of frequency bands.
  • the second wave band may have a higher frequency than the first wave band and the third wave band may have a lower frequency than the first wave band.
  • the first wave band is an FM broadcast wave band
  • the second wave band is a DTV wave band or a DAB Band III band
  • the third wave band is an AM broadcast wave band. May be.
  • a third aspect is an antenna element having a helical structure arranged at a predetermined portion of a vehicle, one end of which is connected to a power feeding section, a capacitive loading element connected to the other end of the antenna element, the capacitive loading element, and
  • An in-vehicle antenna device comprising: a capacitive reactance element that is separated from at least one of the power feeding units and is connected in parallel to the antenna element. This makes it easy to adjust the reactance when using a small size and a plurality of frequency bands.

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Abstract

車載アンテナ装置1は、車両の所定部位に配置される、ヘリカル部H及び給電部21を備えたヘリカル構造のアンテナ素子26を有する。アンテナ素子26の一端には容量装荷素子25が電気的に接続されている。ヘリカル部Hには、ディスクリートなコンデンサC11が並列接続されており、コンデンサC11の一方の端部は、容量装荷素子25から物理的に離間してヘリカル部Hに接続されている。車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26の給電部21からみて2つ以上の共振点が存在する。

Description

車載アンテナ装置
 本発明は、複数の周波数帯域で使用可能な車載アンテナ装置に関する。
 一台で複数の周波数帯の信号を受信可能な車載アンテナ装置として、特許文献1,2,3に開示されたアンテナ装置が知られている。特許文献1に開示されたアンテナ装置では、アンテナベース上に配置されたアンテナ基板に、それぞれ異なる周波数帯域で使用可能な2つのエレメントを形成している。特許文献1では、2つのエレメントの間隔を10mmとしたときにAM放送受信電圧減衰量が飽和することから、エレメント間隔を約10mm以上としている。
 特許文献2に開示されたアンテナ装置では、2つの同調コイルの一端をそれぞれ共通トップ容量部に並列接続し、他端を共通の給電部に接続することで、複数の周波数帯の受信を可能にしている。特許文献3に開示されたアンテナ装置では、2つの同調コイルの一端をそれぞれ共通トップ容量部に並列接続し、他端を別々の給電部に接続することで、複数の周波数帯の受信を可能にしている。
特開2012-199865号公報 特開2015-115742号公報 特開2015-133692号公報
 特許文献1に開示されたアンテナ装置では、エレメント間で距離をとる必要があるため、必然的にアンテナ基板が大きくなり、小型化に限界がある。特許文献2,3に開示されたアンテナ装置では、2つの同調コイル間で相互結合が発生するとともに、各同調コイルと接地面(車両ルーフ、アンテナベース)との間の浮遊容量が発生する。そのため、各同調コイルのリアクタンスを決定し、使用する周波数や利得などを調整するときは、各同調コイルの配置間隔、コイルの巻回方向、各同調コイルと接地面との距離などを考慮する必要があり、リアクタンスを決定する際の構造上の制約条件が多くなる場合がある。
 本発明の目的の一例は、車載アンテナ装置において、小型であり、かつ、複数の周波数帯を使用する際のリアクタンスの調整が容易であることである。
 本発明の一態様は、車両の所定部位に配置されるヘリカル構造のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の一端と接続されている容量装荷素子と、前記アンテナ素子の一部のヘリカル部に並列接続される容量性リアクタンス素子と、を備え、前記アンテナ素子の給電部からみて2つ以上の共振点が存在する車載アンテナ装置である。
 本発明の上記態様によれば、車載アンテナ装置において、小型であり、かつ、複数の周波数帯を使用する際のリアクタンスの調整が容易となる。
第1実施形態の車載アンテナ装置の構造例を示す模式図。 アンテナ部の周波数-リターンロス特性図。 第1変形例の要部構造例を示す模式図。 第1変形例に係るアンテナ部の周波数-リターンロス特性図。 第2変形例の要部構造例を示す模式図。 第2変形例に係るアンテナ部の周波数-リターンロス特性図。 第3変形例の要部構造例を示す模式図。 第3変形例に係るアンテナ部の周波数-リターンロス特性図。 第4変形例の要部構造例を示す模式図。 他の変形例を示す模式図。 他の変形例を示す模式図。 他の変形例を示す模式図。 他の変形例を示す模式図。 他の変形例を示す模式図。 第2実施形態の車載アンテナ装置の構造例を示す模式図。 第3実施形態の車載アンテナ装置の他の構造例を示す模式図。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。各実施の形態は、本発明の構成等を限定するものではなく、例示である。
 <第1実施形態>
 図1は、第1実施形態に係る車載アンテナ装置1の構造例を示す模式図である。第1実施形態の車載アンテナ装置1は、例えば車両ルーフ等の所定部位に取り付けて使用される。図1において、車載アンテナ装置1が取り付けられる車両の前進方向を「前」又は「前方」、その反対方向を「後」又は「後方」といい、両者を区別する必要がない場合は「長手方向」という。従って、通常の車両においては、運転席からフロントガラスに向かう方向が「前」、運転席からリアガラスに向かう方向が「後」となる。また、車両の前進方向右側を「右」又は「右方向」、前進方向左側を「左」又は「左方向」といい、両者を区別する必要がない場合は「幅方向」という。また、車両の重力方向を「下」又は「下方」、その反対方向を「上」又は「上方」という。
 車載アンテナ装置1は、車両ルーフに固定されるアンテナベース10と、このアンテナベース10を上方から覆う電波透過性のアンテナケース11と、を有する。アンテナケース11は、前方に向かうにつれて車両ルーフからの高さが小さくなる流線形に成形され、これにより、空気抵抗を低減させる構造をなしている。ただし、本発明はこれに限定されず、アンテナケース11とアンテナベース10との間に、アンテナベース10の周縁に沿って配置される防水用パッド部材を設ける構成としてもよい。また、前後に向かうにつれて車両ルーフからの高さが小さくなるような形状に成型されたアンテナケースであってもよい。
 アンテナベース10は略楕円状であり、長手方向の中心軸線が車両の進行方向と平行になるように取り付けられる。つまり、車両の前方はアンテナベース10の前方、車両の後方はアンテナベース10の後方、車両の幅方向はアンテナベース10の幅方向となる。アンテナベース10は、略中央部の導電ベース101と、導電ベース101を固定するための絶縁ベース102とを有する。アンテナケース11は、上方から絶縁ベース102を覆う。導電ベース101には、車載アンテナ装置1を車両ルーフに固定するための取付機構12が設けられている。
 アンテナベース10にはアンテナ部20が配置される。アンテナベース10及びアンテナケース11によって、アンテナ部20及び容量装荷素子25の収容空間が形成され、図1に示される矢線方向にアンテナケース11を移動することで、アンテナ部20及び容量装荷素子25が上述した収容空間に収容される。アンテナベース10には、基板50が設けられている。アンテナ部20は導電ベース101上に形成され、かつ、後述するようにインダクタL0及びL11が形成される。これに対し、基板50はアンテナ部20から離間して絶縁ベース102上に形成される。基板50に設けられたグランド(GND)は導電ベース101に電気的に接続されている。アンテナ部20は基板50上に設けられた給電部21に接続線24を介して接続されている。このような構成とすることで、基板50のGNDがインダクタL0及びL11から離間する位置に配置され、インダクタL0及びL11がGNDから受ける影響を低減することが可能である。基板50には、それぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路である第1波帯増幅回路、第2波帯増幅回路及び第3波帯増幅回路が設けられている。第1実施形態では、第1波帯をFM(frequency modulation)放送波帯(76~108MHz)、第2波帯をDTV(digital television)波帯(地デジ帯:470~710MHz)、第3波帯をAM(amplitude modulation)放送波帯(522kHz~1710kHz)とした。しかし、これに限らず、BandIII波帯(174~240MHz帯)、Bluetooth(登録商標)(2.4~2.5GHz帯)、ITS(intelligent transport systems:高度道路交通システム、700MHz帯)等の任意の波帯を第1波帯~第3波帯として用いることができる。
 第1実施形態においては、第1波帯増幅回路は、FM放送波帯の電波を増幅するFM放送増幅回路である。また、第2波帯増幅回路は、DTV波帯の電波を増幅するDTV増幅回路、第3波帯増幅回路は、AM放送波帯の電波を増幅するAM放送増幅回路である。好ましくは、基板50の接続インタフェースは、給電部21と導通する信号経路の背面において、信号経路と対向する部分には、GNDが存在しない構造を有する。しかし、後述するように、この接続インタフェースは、給電部21と導通する信号経路の背面の一部にGNDが存在する構造としてもよい。
 次に、アンテナ部20について説明する。アンテナ部20は、容量装荷素子25と、アンテナ素子26とを有する。容量装荷素子25は導電体であり、例えば、金属板で形成されている。しかし、容量装荷素子25は、パターンで形成されていてもよいし、その他の手法で形成してもよい。アンテナ素子26は、ヘリカル部Hと、給電接続部22と、導電ベース101上に形成された基台27とを有し、接続線24を介して基板50上の給電部21に接続されている。第1実施形態では、ヘリカル部Hは、ボビン等の支持体の周囲に一本の導線を巻回して形成されるが、その他の手法で形成してもよい。以下では、ヘリカル部Hにおける巻線のピッチが均等であるものとして説明するが、ヘリカル部Hは、ピッチが異なる領域を有するように形成されてもよい。
 ヘリカル部Hには、容量性リアクタンス素子であるコンデンサC11が並列接続されている。コンデンサC11における容量装荷素子25側の端部(以下、一方の端部と記載する)は、ヘリカル部Hに接続部23を介して電気的に接続されている。ここで、コンデンサC11は、ヘリカル部Hと容量装荷素子25との接続部から離間した位置でヘリカル部Hに電気的に接続されている。その結果、ヘリカル部Hにおける容量装荷素子25との接続部と、コンデンサC11の一方の端部が接続された接続部23との間にインダクタL0が形成される。給電接続部22及び接続部23は、導体で形成され、ヘリカル部Hに電気的に接続される。
 また、コンデンサC11におけるアンテナベース10側の端部(以下、他方の端部と記載する)は給電接続部22を介してヘリカル部Hに電気的に接続されている。その結果、接続部23と給電接続部22との間にインダクタL11が形成される。容量装荷素子25の形状には特に制限はない。しかし、好ましくは、容量装荷素子25は車両と対向し、その形状としては面、帯、線、ミアンダ又はフラクタル等の形状が挙げられる。図示されるように、第1実施形態では、容量装荷素子25は、アンテナ素子26の端部であって車両ルーフから離れる方向の端部に電気的に接続される。しかし、容量装荷素子25は、車両ルーフに限らず、所望により車両の任意の部位に設けることができる。
 このように、第1実施形態では、インダクタンス(コイル)を並列に接続するのではなく、インダクタンスにディスクリートのコンデンサを並列に接続する構成とした。図1では、直列接続されたインダクタL0及びインダクタL11に対して、容量性リアクタンス素子であるコンデンサC11の一方の端部を、接続部23を介して接続した構成になっている。また、コンデンサC11の他方の端部は、アンテナ素子26の基端と共に、給電接続部22及び接続線24を介して基板50上の給電部21に電気的に接続され、コンデンサC11はヘリカル構造のアンテナ素子26に並列に接続される。
 その結果、インダクタL0とインダクタL11との間の相互結合の影響が小さくなるので、多共振アンテナを構成するにあたっての自由度が高くなる。また、インダクタンス(コイル)を並列に接続する構成と比較して、第1実施形態ではインダクタンスにコンデンサを並列に接続する構成としているので、インダクタンス間の結合の影響を考慮せずとも多共振アンテナの構成が得られる。
 また、インダクタンスが1つなので、容量装荷素子とインダクタンス(コイル)との浮遊容量による性能低下の影響を低減することが可能である。
 図1の車載アンテナ装置1における周波数とリターンロスとの関係を図2に示す。図示されるように、車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26の給電部21からみて2つの共振点が存在し、共振周波数f1及びf2付近でリターンロスが小さくなっている。f3は並列共振周波数である。共振周波数f1はインダクタL0のインダクタンス値、共振周波数f2はインダクタL11のインダクタンス値、並列共振周波数f3はインダクタL11とコンデンサC11とにより形成される並列回路により関連して各値が定まる。コンデンサC11のキャパシタンス値及びインダクタL0、L11のインダクタンス値は、f1がFM放送波帯に対応する共振周波数、f2がDTVに対応する共振周波数、f1<f3<f2となるように設定される。
 その結果、共振周波数f1付近のFM放送波帯と共振周波数f2付近のDTV波帯とでリターンロスがそれぞれ小さくなっており、車載アンテナ装置1は、FM放送波帯及びDTV波帯の電波を受信することができる。AM放送波受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られる。従って、図2においてはAM放送波帯に対応する共振周波数は出現していないものの、車載アンテナ装置1をある程度大きくすることでAM放送波を受信することができる。
 図1の車載アンテナ装置1は、容量装荷素子25、インダクタL0及びインダクタL11により形成される第1アンテナエレメントによって主に第1周波数帯、例えばFM放送波帯の電波を受信する。また、容量装荷素子25、インダクタL0、及びコンデンサC11により形成される第2アンテナエレメントによって主に第2周波数帯、例えば地デジ帯付近の電波を受信する。さらに、容量装荷素子25、インダクタL0及びインダクタL11により形成される第1アンテナエレメントによって第3周波数帯、例えばAM放送波帯の電波を受信する。
 インダクタL0及びインダクタL11のインダクタンス値は、上述したf1<f3<f2、かつf3が並列共振周波数という関係を満たすように定められる。また、インダクタL11のインダクタンス値を大きくすると第2周波数帯のアンテナのQ値(Quality Factor)が高くなって帯域が狭くなるので、インダクタL11のインダクタンス値を小さくして第2周波数帯の帯域を広くすることも可能である。
 第1実施形態におけるキャパシタンス値及びインダクタンス値を以下に示す。
 C11=2.4 (pF)、L0=52 (nH)、L11=550 (nH)
 上記のように設定することで、図2のように共振周波数f1をFM放送波帯、共振周波数f2をDTV波帯とすることができた。その結果、車載アンテナ装置1はFM放送波帯及びDTV波帯での電波の受信を行うことができ、かつ、AM放送波の受信を行うこともできた。
 以上のように、第1実施形態によれば、小型で多周波数の電波受信が可能な車載アンテナ装置が得られる。この車載アンテナ装置は、AM放送波帯、FM放送波帯、及びDTV波帯の電波を1つのアンテナ素子で受信でき、製品サイズの小型化が可能となる。また、インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の浮遊容量による結合の影響が抑えられるので、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 第1実施形態では、AM放送波帯とFM放送波帯と地デジ帯との複数受信アンテナの例を示したが、上述したように、AM放送波帯の電波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られる。また、インダクタL0、L11のインダクタンス値、コンデンサC11のキャパシタンス値を変更することで共振周波数f1、f2及び並列共振周波数f3を変更することができる。第1実施形態では第1波帯をFM放送波帯、第2波帯をDTV波帯としているが、上述したf1<f3<f2関係が維持されるのであれば、第1波帯及び第2波帯をそれぞれ他の波帯とすることもできる。例えば第1波帯をFM放送波帯、第2波帯をDAB BandIII帯(3GHz以下)としてもよく、あるいは、例えば第1波帯をBluetooth(登録商標)波帯、第2波帯をDAB BandIII帯としてもよい。
 <第1変形例>
 第1実施形態の車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26に1つのコンデンサが並列接続されているのに対し、第1変形例では、2つのコンデンサC21、C22をアンテナ素子26の異なる部位に並列接続した。アンテナ素子26を除いた構成は、第1実施形態の車載アンテナ装置1と同様である。
 第1変形例におけるアンテナ素子26を図3に示す。図示されるように、アンテナ部20のヘリカル部Hには、コンデンサC21、C22が並列接続されている。詳細には、コンデンサC21の一方の端部は、接続部23aを介して、ヘリカル部Hと容量装荷素子25(図示省略)との接続部から離間した位置でヘリカル部Hに電気的に接続されている。その結果、ヘリカル部Hにおける容量装荷素子25との接続部と、接続部23aと、の間にインダクタL0が形成される。
 また、接続部23aと、給電接続部22と、の間において、コンデンサC21の他方の端部とコンデンサC22の一方の端部とが接続部23bを介してヘリカル部Hに電気的に接続されている。コンデンサC22の他方の端部は給電接続部22を介してヘリカル部Hに接続されている。
 また、ヘリカル部Hにおいて、接続部23aと接続部23bとの間にインダクタL21が形成される。さらに、接続部23bと給電接続部22との間にインダクタL22が形成される。
 第1変形例の車載アンテナ装置1における周波数とリターンロスとの関係を図4に示す。図示されるように、車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26の給電部21からみて3つの共振点が存在し、共振周波数f1、f2及びf4付近でリターンロスが小さくなっている。f3、f5は並列共振周波数である。コンデンサC21及びC22のキャパシタンス値と、インダクタL0、L21及びL22のインダクタンス値とは、f1がFM放送波帯に対応する共振周波数、f2がDTV波帯に対応する共振周波数、f4がBluetooth(登録商標)波帯に対応する共振周波数、f1<f3<f2<f5<f4、かつ、f3及びf5が並列共振周波数となるように設定される。その結果、共振周波数f1付近のFM放送波帯、共振周波数f2付近のDTV波帯及び共振周波数f4付近のBluetooth(登録商標)波帯でリターンロスがそれぞれ小さくなっている。車載アンテナ装置1は、FM放送波帯、DTV波帯の電波を受信し、かつBluetooth(登録商標)波帯の電波を送受信することができる。
 第1実施形態と同様に、AM放送波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば十分に実用的な受信性能が得られる。上述したf1<f3<f2<f5<f4、かつ、f3及びf5が並列共振周波数となる関係を満たすために、インダクタL22のインダクタンス値はインダクタL21のインダクタンス値よりも小さくし、インダクタL0のインダクタンス値はインダクタL21のインダクタンス値よりも小さくする。
 車両から最も離れ、かつ、容量性リアクタンス素子であるコンデンサはコンデンサC21である。上述したインダクタンス値の関係から、アンテナ素子26では、コンデンサC21が並列接続されない部分のインダクタンスが小さいことが好ましい。第1変形例では、コンデンサC21が並列接続されない部分であるインダクタL22のインダクタンス値は20 (nH)であり、インダクタL0、L21のインダクタンス値よりも小さい値となっている。
 第1変形例におけるキャパシタンス値及びインダクタンス値は、C21>C22、L21>L0>L22の関係を有する。
 以上のように、第1変形例によれば、小型で多周波数の電波の受信が可能な車載アンテナ装置が得られる。この車載アンテナ装置は、AM放送波帯、FM放送波帯、DTV波帯及びBluetooth(登録商標)波帯の電波を1つのアンテナ素子で受信でき、製品サイズの小型化が可能となる。また、インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の結合の影響が抑えられるので、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 第1変形例では、AM放送波帯、FM放送波帯、地デジ帯及びBluetooth(登録商標)波帯の複数受信アンテナの例を示したが、上述したように、AM放送波帯の電波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られる。また、インダクタL0、L21及びL22のインダクタンス及びコンデンサC21、C22の値をそれぞれ変更することで、共振周波数f1、f2、f4及び並列共振周波数f3、f5を変更することができる。従って、第1変形例では第1波帯、第2波帯及び第3波帯をFM放送波帯、地デジ波帯及びBluetooth(登録商標)波帯としたが、例えばインダクタL0、L21及びL22のインダクタンス値を変更することで、他の波帯を用いることもできる。例えば、地デジ帯に代えてBandIII波帯を用いる場合には、インダクタL0、L21のインダクンス値は、L0>L21の関係となるように変更される。
 <第2変形例>
 第2変形例では、第1変形例と同様にアンテナ素子26の異なる部位に2つのコンデンサを並列接続した。第2変形例におけるアンテナ素子26は、コンデンサC22に代えて、コンデンサC22よりもキャパシタンス値が大きいコンデンサC23を用いた。その他の構成は第1変形例と同様である。
 第2変形例におけるアンテナ素子26を図5に示す。
 第1変形例では、車載アンテナ装置1において共振周波数f4が共振周波数f2よりも大きく、かつ、並列共振周波数f5が共振周波数f2より大きく共振周波数f4より小さくなる例を示した。
 一方、第2変形例では、車載アンテナ装置1において、共振周波数f4が共振周波数f2よりも小さく共振周波数f1よりも大きい値をとり、かつ、並列共振周波数f6が共振周波数f1よりも大きく共振周波数f4よりも小さい例を示す。
 図5において、インダクタL0、L21、L22、C21は図3と共通である。一方、上述のように、図5のコンデンサC23は、図3のコンデンサC22、すなわちコンデンサC21のキャパシタンス値よりもコンデンサC22のキャパシタンス値が小さい値(C21>C22)である場合とは異なり、そのキャパシタンス値はコンデンサC21のキャパシタンス値よりも大きい値(C21<C23)となっている。
 このようにコンデンサC23のキャパシタンスを設定することで、共振周波数f1と共振周波数f2との間に共振周波数f4が出現し、かつ、共振周波数f1と共振周波数f4との間に並列共振周波数f6が出現する。
 第2変形例の車載アンテナ装置1における周波数とリターンロスとの関係を図6に示す。図4と同様に、車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26の給電部21からみて3つの共振点が存在し、共振周波数f1、f4及びf2付近でリターンロスが小さくなっている。また、f3、f6は並列共振周波数である。図示されるように、共振周波数及び並列共振周波数は、f1<f6<f4<f3<f2となっている。
 第2変形例におけるキャパシタンス値及びインダクタンス値は、C21<C23、L21>L0>L22の関係を有する。
 第2変形例においても、小型で多周波数の電波の受信が可能な車載アンテナ装置が得られる。この車載アンテナ装置は、AM放送波帯、FM放送波帯、DTV波帯及び共振周波数f4付近の波帯の電波を1つのアンテナ素子で受信でき、製品サイズの小型化が可能となる。また、インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の結合の影響が抑えられるので、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 また、他の実施形態と同様に、AM放送波帯の電波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られ、かつ、抵抗、インダクタ及びコンデンサの各値をそれぞれ変更することで共振周波数f1、f2、f4及び並列共振周波数f3、f6を変更することができる。これにより、車載アンテナ装置1においてFM放送波帯、地デジ帯に代えて他の波帯の電波を受信するように構成することもできる。
 <第3変形例>
 第3変形例は、アンテナ素子26の異なる部位に2つのコンデンサC21、C23を並列接続する点は第2変形例と共通する。しかし、第3変形例においては、コンデンサC23の他端は給電接続部22ではなく、インダクタL22の他端に電気的に接続されている点で、第2変形例とは異なる。その他の構成については第2変形例と同様である。
 従って、第3変形例では、コンデンサC23の他端と給電接続部22との間にインダクタL4がさらに設けられた構成となっている。アンテナ素子26を除いた構成は、第1~第2変形例の車載アンテナ装置1と同様である。
 第3変形例におけるアンテナ素子26を図7に示す。
 図7に示されるように、インダクタL21の一方の端部とコンデンサC21の一方の端部は、接続部23aを介してヘリカル部Hに電気的に接続されている。インダクタL21の他方の端部とコンデンサC21の他方の端部は、コンデンサC23の一方の端部とともに接続部23bを介してインダクタL22の一端に電気的に接続されている。コンデンサC23の他方の端部とインダクタL22の他方の端部は、接続部23cを介してインダクタL22の他端に電気的に接続されている。この接続部23cは給電接続部22とは離間しており、ヘリカル部Hにおけるこの離間した部位がインダクタL4となる。
 図7に示される模式図は、図5に示される模式図のコンデンサC23とインダクタL22とで構成される並列回路と給電接続部22との間にインダクタL4を追加したものとなっている。
 第3変形例の車載アンテナ装置1における周波数とリターンロスとの関係を図8に示す。第3変形例においても、第2変形例と同様に、車載アンテナ装置1は、アンテナ素子26の給電部21からみて3つの共振点が存在し、共振周波数付近でリターンロスが小さくなっている。
 第2変形例の図6と比較すると、図8においては、インダクタL4が追加されたことで、共振周波数f2及びf4は共振周波数f2'及びf4'と低域側に移動しており、並列共振周波数f3、f6は変化していない。また、変動幅は小さいものの、共振周波数f1も低域側に移動して共振周波数f1'となっている。これらの図から、第3変形例では、共振周波数が低い周波数へとシフトしていることが示される。
 以上のことから、インダクタL4を追加したことで、共振周波数f1、f2、f4はそれぞれ低域側に移動し、共振周波数f1'、f2'、f4'となっているが、並列共振周波数f3、f6は変化せず、かつ、図示されるように、共振周波数及び並列共振周波数は、f1'<f6<f4'<f3<f2'となっている。
 第3変形例におけるキャパシタンス値及びインダクタンス値は、C21<C23、L21>L4>L0>L22の関係を有する。
 第3変形例においても、小型で多周波数の電波の受信が可能な車載アンテナ装置が得られる。特に、並列回路と給電接続部22との間にインダクタL4を追加することで、共振周波数を低い周波数へとシフト可能であることが示される。この車載アンテナ装置は、AM放送波帯、共振周波数f1'、f4'、f2'付近の波帯の電波を1つのアンテナ素子で受信でき、製品サイズの小型化が可能となる。また、インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の結合の影響が抑えられるので、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 また、他の実施形態と同様に、AM放送波帯の電波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られる。
 <第4変形例>
 第4変形例は、アンテナ素子26の異なる部位に2つのコンデンサC21、C23を並列接続する点は第2変形例と共通する。しかし、第4変形例においては、2つの容量性リアクタンス素子のうち、直近の端部同士が物理的に離れてアンテナ素子のヘリカル部に並列接続されている点で、第2変形例とは異なる。具体的には、コンデンサC21の他方の端部は接続部23bを介してアンテナ素子26に電気的に接続される。また、コンデンサC23の一方の端部は、コンデンサC21の他方の端部から物理的に離れた位置で接続部23cを介してアンテナ素子26に電気的に接続されている。
 第4変形例におけるアンテナ素子26を図9に示す。
 図9に示されるように、ヘリカル部Hにおいて、コンデンサC21の他方の端部が電気的に接続された接続部23bと、コンデンサC23の一方の端部が接続された接続部23cとの間にインダクタL5が形成されている。また、ヘリカル部Hにおいて、コンデンサC23の一方の端部が接続された接続部23cと給電接続部22との間にインダクタL22が形成される。接続部23bと接続部23cとの間の距離は、インダクタL5がL1のインダクタンス値よりも小さくかつL0のインダクタンス値よりも大きくなる距離とした。アンテナ素子26を除いた構成は、第1~第3変形例の車載アンテナ装置1と同様である。
 図9に示される模式図は、図5に示される模式図の2つの並列回路の間にインダクタL5を追加したものとなっている。
 第4変形例の車載アンテナ装置1における周波数とリターンロスとの関係は、図8と同様になる。従って、インダクタL5を追加したことで、共振周波数f1、f2、f4はそれぞれ低域側に移動するが、並列共振周波数f3、f6は変化せず、かつ、図8に示されるように、共振周波数及び並列共振周波数は、f1'<f6<f4'<f3<f2'となる。
 第4変形例におけるキャパシタンス値及びインダクタンス値は、C21<C23、L21>L5>L0>L22の関係を有する。
 第4変形例においても、小型で多周波数の電波の受信が可能な車載アンテナ装置が得られる。特に、2つの並列回路の間にインダクタL5を追加したことで、共振周波数及び並列共振周波数を低い周波数へとシフトして共振周波数及び反共振周波数を調整することが可能であることが示される。
 この車載アンテナ装置は、AM放送波帯、共振周波数f1'、f4'、f2'付近の波帯を1つのアンテナ素子で受信でき、製品サイズの小型化が可能となる。インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の結合の影響が抑えられるので、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 また、他の実施形態と同様に、AM放送波帯の電波の受信については、アンテナが共振していなくてもある程度のアンテナサイズが得られれば、十分に実用的な受信性能が得られる。
 <他の変形例>
 第1~第4変形例ではヘリカル部Hにコンデンサを並列接続する例を示した。しかし、これらの実施形態に示した例に限らず、本発明には、アンテナ素子のヘリカル部に1つ又は複数のディスクリートの容量性リアクタンス素子を種々の形態で並列接続する形態が含まれる。
 図10A~図10Eに第1実施形態の他の変形例を示す。図10Aは、図1に示される車載アンテナ装置1において、コンデンサC11の他方の端部を、接続部23bを介して給電接続部22から物理的に離間してヘリカル部Hに電気的に接続した例を示す。この例では、接続部23bと給電接続部22との間にインダクタL6がさらに形成される。
 図10Bは、図1に示される車載アンテナ装置1において、コンデンサC11の一方の端部を容量装荷素子25(図示省略)に電気的に接続した例を示す。図1の例ではコンデンサC11の一方の端部が電気的に接続される接続部23と容量装荷素子25との間にインダクタL0が形成されるが、図10Bの例では、インダクタL0は、コンデンサC11の他方の端部が電気的に接続される接続部23aと給電接続部22との間に形成される。
 図10Cは、図3に示される車載アンテナ装置1において、コンデンサC21の一方の端部を容量装荷素子25(図示省略)に電気的に接続するとともに、コンデンサC22の他方の端部を、給電接続部22から物理的に離間された接続部23bを介して電気的に接続した例を示す。図3の例では容量装荷素子25とコンデンサC21の一方の端部との間にインダクタL0が形成されるが、図10Cの例では、接続部23bと給電接続部22との間にインダクタL0が形成される。
 図10Dは、図3に示される車載アンテナ装置1において、コンデンサC21の一方の端部を容量装荷素子25(図示省略)に電気的に接続し、コンデンサC21の他方の端部は、ヘリカル部HにおいてコンデンサC22の一方の端部から物理的に離間された接続部23aを介して電気的に接続している。さらに、コンデンサC22の他方の端部は、ヘリカル部Hにおいて給電接続部22から物理的に離間された接続部23cを介して電気的に接続している。図10Dの例では、接続部23aと接続部23bとの間にインダクタL70が形成され、かつ、接続部23cと給電接続部22との間にインダクタL71が形成される。
 図10Eでは、図3に示される車載アンテナ装置1において、コンデンサC21の一方の端部をヘリカル部Hにおいて容量装荷素子25(図示省略)から物理的に離間された接続部23aを介して電気的に接続している。そして、コンデンサC21の他方の端部をヘリカル部HにおいてコンデンサC22の一方の端部から物理的に離間された接続部23bを介して電気的に接続している。
 さらに、コンデンサC22の一方の端部は、ヘリカル部Hにおいて接続部23cを介して電気的に接続している。コンデンサC22の他方の端部は、ヘリカル部Hにおいて給電接続部22から物理的に離間された接続部23dを介して電気的に接続している。図10Eの例では、接続部23aと容量装荷素子25との間にインダクタL80が形成され、接続部23bと接続部23cとの間にインダクタL81が形成され、かつ、接続部23dと給電接続部22との間にインダクタL82が形成される。
 このように、任意の数のディスクリートなコンデンサをヘリカル部Hに並列接続することができ、かつ、各コンデンサの端部を容量装荷素子25及び給電接続部22に電気的に接続するか、物理的に離間した位置に電気的に接続するかを任意に決定することができる。
 従って、所望される共振周波数の数及びそれぞれの周波数に応じて、ヘリカル部Hに接続するコンデンサの数及びその接続する位置を決定して、所望の性能を有する車載アンテナ装置1を得ることができる。
 <第2実施形態>
 以下、図11を参照して第2実施形態を説明する。図11は、第2実施形態の車載アンテナ装置2の構造例を示す模式図である。第1実施形態及びその変形例におけるアンテナ装置1は、1つの回路基板上にそれぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路を設ける構成とした。一方、第2実施形態における車載アンテナ装置2は、それぞれ増幅回路が設けられるとともに物理的に離間して配置された3つの回路基板を有する。
 車載アンテナ装置2は、回路基板の構成が異なる点を除いて、図1に示す車載アンテナ装置の構成例と共通の構成を有する。このため、共通する構成については同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。
 図示されるように、車載アンテナ装置2には、それぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路である第1波帯用基板51、第2波帯用基板52、第3波帯用基板53を実装した複数の回路基板が設けられている。これらの回路基板は、物理的に離間し、かつ、給電部21との接続インタフェースが形成されている。例えば、図11に示されるように、回路基板同士を接続する構成、すなわち、第1波帯用基板51と第2波帯用基板52とを接続線241で接続し、第2波帯用基板52と第3波帯用基板53とを接続線242で接続する構成としてもよい。あるいは、接続線24が各回路基板に接続される構成、すなわち、接続線24が第1波帯用基板51、第2波帯用基板52及び第3波帯用基板53の各々に接続される構成としてもよい。
 第1波帯用基板51は、FM放送波帯の電波の増幅回路としてのFM増幅回路を実装したFM用回路基板である。また、第2波帯用基板52は、DTV波帯の電波の増幅回路としてのDTV増幅回路を実装したDTV用回路基板、第3波帯用基板53は、AM放送波帯の電波の増幅回路としてのAM増幅回路を実装したAM用回路基板である。
 また、第1波帯用基板51、第2波帯用基板52及び第3波帯用基板53を実装した回路基板の一部又は全部は、車両に対して所定角度で固定される。第2実施形態では、これらの回路基板はいずれも車両に対して平行に固定されるものとした。
 このように、周波数帯域ごとに増幅回路を回路基板に設けて各増幅回路を物理的に離間して配置することで、アイソレーション特性を改善することが可能になる。また、各周波数帯域の電波を受信する受信回路をそれぞれ独立に設計することが可能になる。
 <第3実施形態>
 第2実施形態では、FM放送波帯、DTV波帯及びAM放送波帯の増幅回路をそれぞれ別個の回路基板に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、3つの増幅回路を2つの回路基板に配置してもよい。この場合、一方の回路基板には1つの増幅回路が配置され、他方の回路基板には2つの増幅回路が配置される。
 以下、図12を参照して第3実施形態を説明する。図12は、第3実施形態の車載アンテナ装置の他の構造例を示す模式図である。上述した第1実施形態における車載アンテナ装置1は、1つの回路基板上にそれぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路を設ける構成とした。しかし、物理的に離間した2つの回路基板のそれぞれに任意の数の増幅回路を設ける構成としてもよい。例えば、一方の回路基板に増幅回路を1つ設け、他方の回路基板には増幅回路を2つ設けることも可能である。
 図12に示される車載アンテナ装置3は、AM放送波帯の増幅回路が設けられた回路基板55と、FM放送波帯の増幅回路とDTV波帯の増幅回路とが設けられた回路基板56とを有する。従って、車載アンテナ装置3では、AM増幅回路とFM増幅回路及びDTV増幅回路とが物理的に離間して配置される。回路基板55及び回路基板56は、物理的に離間し、かつ、給電部21との接続インタフェースが形成されている。例えば、図12に示されるように、接続線24が各回路基板に接続される構成、すなわち、接続線243が回路基板55及び回路基板56の各々に接続される構成としてもよい。あるいは、図11のように回路基板同士を接続する構成、すなわち、回路基板55と回路基板56とを接続する構成としてもよい。車載アンテナ装置3は、回路基板の構成が異なる点を除いて、図1に示す車載アンテナ装置の構成例と共通の構成を有する。このため、共通する構成については同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。
 回路基板56におけるFM増幅回路及びDTV増幅回路の信号経路はマイクロストリップラインを有する構造である。マイクロストリップラインとは、基板裏面に導体箔を形成した誘電体基板の表面に所望のインピーダンスを有するように調整した線状或いは帯状の導体箔を形成した構造を持つ伝送線路のことである。
 ここで、AM増幅回路の信号経路の近くに、GNDパターンやGNDと同電位の部品、例えばAMP基板を保持する金属製からなるベースなどが配置されると、信号経路とGNDパターンやGNDと同電位の部品との間で浮遊容量が発生するおそれがある。
 すなわち、AM放送波帯ではインピーダンスが高いので、浮遊容量によってAM放送波帯の信号が減衰することとなり、受信感度が低下してしまう。このことから、車載アンテナ装置3では、回路基板56上のFM増幅回路及びDTV増幅回路は、基板裏面に導体箔を形成したマイクロストリップラインを有する構成とする。その結果、回路基板56は、給電部21と導通する信号経路の背面に導体膜が存在する構造を有する。
 回路基板55上のAM増幅回路は、信号経路が形成された基板裏面のGNDとなる導体箔を一部有していない構成とする。その結果、回路基板55は、給電部21と導通する信号経路の背面に導体膜が存在しない構造を有する。
 このような構造とすることで、AM放送波帯の電波を受信する回路で浮遊容量が発生することを抑えることができ、受信感度の向上が可能となる。例えば、以下の表1に示されるように、999kHz(AM放送波帯)においてゲインが0.6dB改善する。
 [表1]
      gain (dB)
比較例    3.0
実施形態3  3.6
 Δ    +0.6
 第3実施形態では、回路基板55、56を別個のものとしているので、AM放送波帯の電波を受信する受信回路(AM受信回路)とFM放送波帯の電波を受信する受信回路(FM受信回路)とを一つの基板に構成するよりも簡単な構成となる。例えば、各回路基板を別々とすることで、同一の基板上に各回路を構成する場合に生じる設計上の制約が緩和される。
 より具体的には、AM受信回路とFM受信回路とを一つの基板に構成した場合、AM受信回路では、FM受信回路のマイクロストリップラインを避けるようにして信号ラインパターンを形成する必要がある。しかしながら、第3実施形態では、各回路基板55、56を別個に形成することで、AM増幅回路にはマイクロストリップラインがそもそも構成されない。この結果、第3実施形態のAM増幅回路では、マイクロストリップラインを考慮する必要がなく、信号ラインパターンも最短でレイアウトができる。また、このように信号ラインパターンの距離を短くする結果、ノイズの混入を低減することができ、さらにAM放送波帯ゲインを改善することができるので、アンテナの性能も向上する。
 回路基板55は、信号経路の裏面にあたる一部分のみGNDパターンを有さない構成にしてもよい。この場合も浮遊容量の発生を抑制することができるので、受信感度向上の効果が得られる。
 また、回路基板55は、絶縁ベース102と平行となるよう基板を配置せず、平行よりもある角度を持たせた状態で配置、又は垂直に配置することもできる。このような配置によって、さらにGNDとの離間距離をとることができる。これにより、浮遊容量の発生をさらに抑制することができるので、アンテナの受信感度をさらに向上させ得る。さらにまた、回路基板55を絶縁ベース102に対して垂直に配置することで、基板の配置スペースを省スペース化することもできる。回路基板56を、絶縁ベース102に対して所定の角度を持たせた状態で配置してもよく、あるいは、絶縁ベース102に対して垂直に配置してもよい。
 また、ベース10のすべてが金属ベース101で構成されてもよい。
 上述の実施形態及び変形例より、以下の態様もいえる。
 第1の態様は、車両の所定部位に配置されるヘリカル構造のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の一端と接続されている容量装荷素子と、前記アンテナ素子の一部のヘリカル部に並列接続される容量性リアクタンス素子と、を備え、前記アンテナ素子の給電部からみて2つ以上の共振点が存在する、車載アンテナ装置である。これにより、小型であり、かつ、複数の周波数帯を使用する際のリアクタンスの調整が容易となる。
 第1の態様において、前記アンテナ素子の一部の前記ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とを有する並列接続部及び前記容量装荷素子の間が、前記アンテナ素子の別の異なる一部のヘリカル部であってもよい。これにより、インダクタンス間の相互結合の影響が小さくなるので、多共振アンテナを構成するにあたって自由度が高くなる。
 第1の態様において、前記アンテナ素子の一部の前記ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とを有する並列接続部及び前記給電部の間が、前記アンテナ素子の別の異なる一部のヘリカル部であってもよい。これにより、インダクタンス間の相互結合の影響が小さくなるので、多共振アンテナを構成するにあたって自由度が高くなる。
 第1の態様において、2つ以上の前記容量性リアクタンス素子を備え、前記ヘリカル部の異なる部位に前記容量性リアクタンス素子が並列接続されてもよい。これにより、1つのアンテナ素子で多周波数帯の電波を受信することができ、製品サイズの小型化が可能となる。また、インダクタンス間の結合の影響やインダクタンスと金属との間の結合の影響を抑制可能である。従って、受信する周波数帯の調整が簡略化される。
 第1の態様において、2つの前記容量性リアクタンス素子のうち、直近の端部同士が物理的に離れて前記アンテナ素子のヘリカル部に並列接続されてもよい。これにより、2つの並列回路の間にインダクタンスが設けられることで、共振周波数及び並列共振周波数を低い周波数へとシフトすることができる。従って、共振周波数及び並列共振周波数の調整が可能になる。
 第1の態様において、前記容量装荷素子は、前記車両と対向し、面、帯、線、ミアンダ、及びフラクタルの少なくとも1つの形状を含み、前記アンテナ素子の端部であって前記車両の所定部位から離れる方向の端部に接続されてもよい。これにより、多共振アンテナを構成するにあたって自由度が高くなる。
 第1の態様において、それぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路を実装した複数の回路基板をさらに備え、前記複数の回路基板は、物理的に離間し、かつ、互いに異なる構造の前記アンテナ素子の給電部との接続インタフェースが形成されてもよい。これにより、アイソレーション特性を改善することが可能になる。
 第1の態様において、前記複数の回路基板の1つは、FM増幅回路を実装したFM用回路基板であり、前記複数の回路基板の他の1つは、AM増幅回路を実装したAM用回路基板であり、前記FM用回路基板の前記接続インタフェースは、前記給電部と導通する信号経路の背面に導体膜を有する構造を有し、前記AM用回路基板の前記接続インタフェースは、前記給電部と導通する信号経路の背面において、インピーダンスが高い部分には導体膜が存在しない構造を有してもよい。これにより、AM放送帯域の電波の受信する受信回路で浮遊容量が発生することを抑制することができ、受信感度の向上が可能となる。
 第1の態様において、前記複数の回路基板の少なくとも一部が、前記車両に対して所定角度で固定されてもよい。これにより、さらにグランドとの離間距離をとることができ、浮遊容量の発生をさらに抑制することができる。よって、アンテナの受信感度をさらに向上させ得る。
 第1の態様において、前記ヘリカル部は、導線を巻回して形成されてもよい。
 第1の態様において、アンテナケースと、前記アンテナケースとともに、前記アンテナ素子及び前記容量装荷素子を収容する空間を形成するアンテナベースと、をさらに備えてもよい。
 第2の態様は、ヘリカル構造のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の一端と接続されている容量装荷素子と、前記アンテナ素子の一部である第1ヘリカル部に並列接続される容量性リアクタンス素子と、前記第1ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とからなる並列接続部と、前記容量装荷素子と、の間に形成される第2ヘリカル部と、を備え、前記第2ヘリカル部は、第1波帯で動作する第1アンテナエレメントの一部であり、前記容量性リアクタンス素子は、第2波帯で動作する第2アンテナエレメントの一部であり、前記容量装荷素子及び前記第1ヘリカル部は、第3波帯で動作する第3アンテナエレメントの一部である、車載アンテナ装置である。これにより、小型であり、かつ、複数の周波数帯を使用する際のリアクタンスの調整が容易となる。
 第2の態様において、前記第2波帯は前記第1波帯よりも周波数が高く、前記第3波帯は前記第1波帯よりも周波数が低くてもよい。
 第2の態様において、前記第1波帯が、FM放送波帯であり、前記第2波帯が、DTV波帯又はDAB BandIII帯であり、前記第3波帯が、AM放送波帯であってもよい。
 第3の態様は、車両の所定部位に配置され、一端が給電部に接続されるヘリカル構造のアンテナ素子と、前記アンテナ素子の他端と接続されている容量装荷素子と、前記容量装荷素子及び前記給電部の少なくとも一方から離間されて、前記アンテナ素子に並列接続される容量性リアクタンス素子と、を備える、車載アンテナ装置である。これにより、小型であり、かつ、複数の周波数帯を使用する際のリアクタンスの調整が容易となる。

Claims (15)

  1.  車両の所定部位に配置されるヘリカル構造のアンテナ素子と、
     前記アンテナ素子の一端と接続されている容量装荷素子と、
     前記アンテナ素子の一部のヘリカル部に並列接続される容量性リアクタンス素子と、を備え、
     前記アンテナ素子の給電部からみて2つ以上の共振点が存在する、
     車載アンテナ装置。
  2.  前記アンテナ素子の一部の前記ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とを有する並列接続部及び前記容量装荷素子の間が、前記アンテナ素子の別の異なる一部のヘリカル部である、請求項1に記載の車載アンテナ装置。
  3.  前記アンテナ素子の一部の前記ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とを有する並列接続部及び前記給電部の間が、前記アンテナ素子の別の異なる一部のヘリカル部である、請求項1又は2に記載の車載アンテナ装置。
  4.  2つ以上の前記容量性リアクタンス素子を備え、
     前記ヘリカル部の異なる部位に前記容量性リアクタンス素子が並列接続されている、
     請求項1から3のいずれか一項に記載の車載アンテナ装置。
  5.  2つの前記容量性リアクタンス素子のうち、直近の端部同士が物理的に離れて前記アンテナ素子のヘリカル部に並列接続されている、
     請求項4に記載の車載アンテナ装置。
  6.  前記容量装荷素子は、前記車両と対向し、面、帯、線、ミアンダ、及びフラクタルの少なくとも1つの形状を含み、前記アンテナ素子の端部であって前記車両の所定部位から離れる方向の端部に接続されている、
     請求項1から5のいずれか一項に記載の車載アンテナ装置。
  7.  それぞれ異なる周波数の信号を増幅する増幅回路を実装した複数の回路基板をさらに備え、
     前記複数の回路基板は、物理的に離間し、かつ、互いに異なる構造の前記アンテナ素子の給電部との接続インタフェースが形成されている、
     請求項1から6のいずれか一項に記載の車載アンテナ装置。
  8.  前記複数の回路基板の1つは、FM増幅回路を実装したFM用回路基板であり、
     前記複数の回路基板の他の1つは、AM増幅回路を実装したAM用回路基板であり、
     前記FM用回路基板の前記接続インタフェースは、前記給電部と導通する信号経路の背面に導体膜を有する構造を有し、
     前記AM用回路基板の前記接続インタフェースは、前記給電部と導通する信号経路の背面において、インピーダンスが高い部分には導体膜が存在しない構造を有する、
     請求項7に記載の車載アンテナ装置。
  9.  前記複数の回路基板の少なくとも一部が、前記車両に対して所定角度で固定される、
     請求項8に記載の車載アンテナ装置。
  10.  前記ヘリカル部は、導線を巻回して形成される、請求項1~9のいずれか一項に記載の車載アンテナ装置。
  11.  アンテナケースと、
     前記アンテナケースとともに、前記アンテナ素子及び前記容量装荷素子を収容する空間を形成するアンテナベースと、をさらに備える、
     請求項1~10のいずれか一項に記載の車載アンテナ装置。
  12.  ヘリカル構造のアンテナ素子と、
     前記アンテナ素子の一端と接続されている容量装荷素子と、
     前記アンテナ素子の一部である第1ヘリカル部に並列接続される容量性リアクタンス素子と、
     前記第1ヘリカル部と前記容量性リアクタンス素子とからなる並列接続部と、前記容量装荷素子と、の間に形成される第2ヘリカル部と、を備え、
     前記第2ヘリカル部は、第1波帯で動作する第1アンテナエレメントの一部であり、
     前記容量性リアクタンス素子は、第2波帯で動作する第2アンテナエレメントの一部であり、
     前記容量装荷素子及び前記第1ヘリカル部は、第3波帯で動作する第3アンテナエレメントの一部である、
     車載アンテナ装置。
  13.  前記第2波帯は前記第1波帯よりも周波数が高く、
     前記第3波帯は前記第1波帯よりも周波数が低い、
     請求項12に記載の車載アンテナ装置。
  14.  前記第1波帯が、FM放送波帯であり、
     前記第2波帯が、DTV波帯又はDAB BandIII帯であり、
     前記第3波帯が、AM放送波帯である、
     請求項12又は13に記載の車載アンテナ装置。
  15.  車両の所定部位に配置され、一端が給電部に接続されるヘリカル構造のアンテナ素子と、
     前記アンテナ素子の他端と接続されている容量装荷素子と、
     前記容量装荷素子及び前記給電部の少なくとも一方から離間されて、前記アンテナ素子に並列接続される容量性リアクタンス素子と、を備える、
     車載アンテナ装置。
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